i
HAVZA VERĐ TABANI YÖNETĐMĐNDE ARCGIS MODEL BUILDER UYGULAMASI
TEKĐRDAĞ MERKEZ ĐLÇE ÖRNEĞĐ Abdülhakim BOSTANCI
Yüksek Lisans Tezi
Danışman: Prof. Dr. Selçuk ALBUT Biyosistem Anabilim Dalı
ii
T.C.
NAMIK KEMAL ÜNĐVERSĐTESĐ
FEN BĐLĐMLERĐ ENSTĐTÜSÜ
YÜKSEK LĐSANS TEZĐ
HAVZA VERĐ TABANI YÖNETĐMĐNDE ARCGIS MODEL BUILDER UYGULAMASI TEKĐRDAĞ MERKEZ ĐLÇE ÖRNEĞĐ
Abdülhakim BOSTANCI
BĐYOSĐSTEM ANABĐLĐM DALI
DANIŞMAN Prof. Dr. Selçuk ALBUT
iii
Prof.Dr.Selçuk ALBUT’un danışmanlığında, Abdülhakim BOSTANCI tarafından hazırlanan “Ergene Havzası Coğrafi Bilgi Sistemi (CBS) Veri Tabanı Modellemesi” isimli bu çalışma …../…../…… tarihinde aşağıdaki jüri tarafından Biyosistem Anabilim Dalı’nda Yüksek Lisans tezi olarak kabul edilmiştir.
Jüri Başkanı : Prof. Dr. Selçuk ALBUT Đmza :
Üye : Doç. Dr. Murat ÖZYAVUZ Đmza :
Üye : Doç. Dr. Mehmet ŞENER Đmza :
Fen Bilimleri Enstitüsü Yönetim Kurulu adına
Prof. Dr. Fatih KONUKCU
i
ÖZET
HAVZA VERĐ TABANI YÖNETĐMĐNDE ARCGIS MODEL BUILDER UYGULAMASI TEKĐRDAĞ MERKEZ ĐLÇE ÖRNEĞĐ
Abdülhakim BOSTANCI NAMIK KEMAL ÜNĐVERSĐTESĐ
FEN BĐLĐMLERĐ ENSTĐTÜSÜ BĐYOSĐSTEM ANABĐLĐM DALI Danışman: Prof Dr. Selçuk ALBUT
Bu çalışma, bir Coğrafi Bilgi Sistemi (CBS) programı olan ArcGIS programındaki
Model Builder ve Geoprocessing özellikleri ile Sayısal Yükseklik Modeli (SYM) haritası
kullanılarak Tekirdağ merkez ilçesi’ne ait su havza karakteristiklerinin çıkartılması amacıyla gerçekleştirilmiştir. Çalışmada Tekirdağ Merkez ilçesine ait SYM haritası kullanılmıştır. Çalışma sonucunda görsel bir programlama dili olan Geoprocessing ve Model builder aracı ile hazırlanmış programa, herhangi bir SYM haritasının rahatlıkla uygulanabileceği koşullar sağlanmıştır.
Geoprocessing, CBS verileri üzerinde yapılan analizler sonucunda elde edilen bilgilerin yapılandırılmasıdır ve bütün CBS içerisinde kritik bir fonksiyondur. Model builder, Geoprocessing işlemleri kullanılarak karışık CBS işlemlerinin yapılandırılması ve oluşturulması için interaktif bir mekanizma sağlar. Arctoolbox aracı ArcGIS programında geoprocessing işlemlerinin bulunduğu araçtır. Arctoolbox aracındaki işlemler model tablosunda belirli bir işlem sırası ile birbiri ardına bağlanarak CBS işlemlerinin uygulanabilirliğini kolaylaştırabilmektedir. Model builder, birden fazla işlem gerektiren uygulamalar için hazırlanmış modellerin girdi verilerinin değiştirilerek kullanılmasına, kaydedilip taşınabilmesine olanak sağlayabilmektedir.
Bu çalışma ile Tekirdağ Merkez Đlçesi havza alanı için belli başlı havza karakteristikleri (akım yönleri, akış birikimi, su toplama alanının oluşturulması, drenaj hatlarının işlenmesi vb.) çıkarılarak ArcGIS Geoprocessing modeli geliştirilmiştir. Model ile havza karakteristiklerinin belirlenmesinde ArcGIS yazılımının bir eklentisi olan ArcHyrdo kullanılmıştır. ArcHydro ArcGIS in ücretsiz bir yazılımı olup hidrolojik uygulamalar için yazılmıştır. Tekirdağ Merkez ilçe için geliştirilen bu model ile, büyüklüğü önemli olmaksızın Sayısal Yükseklik verisi olan herhangi bir havzanın sadece SYM harita verisi girilerek havza karakteristikleri çıkarılabilmektedir.
Anahtar Kelimeler: Arcgis, Su havzası, Model Builder, Geoprocessing, Coğrafi Bilgi
Sistemi (CBS), Sayısal Yükseklik Modeli (SYM), Arc Hydro.
ii
ABSTRACT
UNDER WATERSHED DATABASE ARCGIS MODEL BUĐLDER PROCESSĐNG EXAMPLE OF PROVĐNCE OF TEKĐRDAĞ
Abdülhakim BOSTANCI NAMIK KEMAL UNĐVERSITY
GRADUATE SCHOOL OF NATURAL AND APPLIED SCIENCES MAJOR FIELD OF BIYOSYSTEM ENGINEERING
SUPERVISOR: Prof. Dr. Selcuk ALBUT
This study is a Geographic Information System (GIS) program, and Geoprocessing ArcGIS Model Builder program features DEM (Digital Elevation Model) map of a specific region using the work of removing the watershed characteristics. DEM map of the study area was used as the province of Tekirdag. At the end of the study, which is a visual programming language designed program Geoprocessing and Model Builder methods can easily be applied to any conditions provided DEM map.
Geoprocessing, GIS analyzes of data obtained as a result of information is a critical function in structuring the whole GIS. Model builder, using Geoprocessing operations and for the creation of mixed interactive GIS provides a mechanism for structuring transactions. ArcGIS geoprocessing tool program where Arctoolbox tool operations. Arctoolbox tool operations one after the other with a fixed sequence specific binding to the model table applicability of GIS may facilitate transactions. Model builder, designed for applications that require more than one operation by changing the input data used in the models, saving and supply to be transported
In this study, the main watershed characteristics for the catchment area of the Central District of Tekirdag ArcGIS Geoprocessing model is developed by subtracting. ArcGIS software is a plug-in model to determine the characteristics of the basin is used ArcHyrdo ArcHydro in ArcGIS is a free software applications written for Hydrolojik This model is developed for the Central District of Tekirdag, digital elevation data, irrespective of the size of any watershed characteristics of the basin can be removed only by entering the DEM map data.
Keywords: ArcGIS, Watershed, Model Builder, Geoprocessing, Geographic Information
System (GIS), Digital Elevation Model (DEM), ArcHydro.
iii ĐÇĐNDEKĐLER ÖZET ... Đ ABSTRACT ... Đ ĐÇĐNDEKĐLER ... ĐĐ ŞEKĐLLER DĐZĐNĐ………V KISALTMALAR DĐZĐNĐ ... VĐ 1. GĐRĐŞ... 1
2. KAYNAK ÖZETLERĐ VEYA KURAMSAL TEMELLER ... 4
3. MATERYAL VE YÖNTEM ... 7
3.1. Materyal ... 7
3.1.1. Araştırma alanın yeri ve konumu ... 7
3.1.2. Kullanılan SYM ... 7
3.1.3. Kullanılan cbs yazılımı ... 8
3.2. Yöntem ... 8
3.2.1. Nehir yataklarının belirlenmesi ... 8
3.2.2. Akış yönü (flow irection) ... 9
3.2.3. Akış birikimi (flow accumulation) ... 10
3.2.4. Raster hesaplayıcı (raster calculator) ... 10
3.2.5. Nehir düzenlemesi (stream order) ... 12
3.2.6. Akıştan vektöre (stream to feature) ... 13
3.2.7. SYM yenileme (dem reconditioning) ... 14
3.2.8. Boşlukları doldurma (fill sinks) ... 16
3.2.9. Akım yönlerinin (flow direction ) ... 17
3.2.10.Akış birikimi (flow accumulation) ... 17
3.2.11. Nehir tanımlama (stream definition) ... 18
3.2.12. nehir bölümleme (stream segmentation) ... 20
3.2.13. Su toplama alanının oluşturulması (catchment grid delineation) ... 21
3.2.14. Su toplama alanını poligonlama (catchment polygon processing) ... 21
3.2.15. Drenaj hatlarının işlenmesi (drainage line processing) ... 22
3.2.16. Eklenmiş su toplama alanlarının işlenmesi (adjoint catchment processing) ... 23
3.2.17. Drenaj noktası işlenmesi (drainage point processing) ... 23
iv
3.2.19. Model builder kullanılarak işlemlerin görsel şekilde programlanması... 25
4. ARAŞTIRMA BULGULAR VE TARTIŞMA ... 26
4.1. Đşlenmemiş Aster SYM Verisi ... 26
4.2. Akış Yönleri ... 26
4.3. Akış Birikimi ... 27
4.4. Nehir Düzenlemesi ... 28
4.5. Akıştan Vektöre ... 29
4.6. Akış Birikimi ... 30
4.7. Su Toplama Alanlarının Oluşturulması ... 31
4.8. Su Toplama Alanını Poligonlama... 32
4.9. Drenaj Hatlarının ve Drenaj Noktalarının Đşlenmesi ... 33
4.10 Su Toplama Alanlarının Belirlenmesi………..34
4.11. Model Builder Kullanılarak Đşlemlerin Görsel Şekilde Programlanması ... 35
5. SONUÇ ... 36
v
ŞEKĐLLER DĐZĐNĐ
Şekil 3.1 işlenmemiş ASTER SYM Verisi………... 8
Şekil 3.2 Akış yönü (flow direction) işlem takip şeması……….. 9
Şekil 3.3 Akış birikimi (flow accumulation) işlem takip şeması………. 10
Şekil 3.4 Raster hesaplayıcı (raster calculator) işlem takip şeması……… 11
Şekil 3.5 Nehir düzenlemesi (stream order) işlem takip şeması……… 12
Şekil 3.6 Akıştan vektöre (stream to feature) işlem takip şeması……….. 13
Şekil 3.7 Akıştan vektöre (stream to feature) işlem takip şeması………... 15
Şekil 3.8 Boşlukları doldurma (fill sinks) işlem takip şeması……… 16
Şekil 3.9 Akım yönlerinin (flow direction ) işlem takip şeması………. 17
Şekil 3.10 Akım yönlerinin (flow direction ) işlem takip şeması……… 18
Şekil 3.11 Nehir tanımlama (stream definition) işlem takip şeması……… 19
Şekil 3.12 Nehir bölümleme (stream segmentation) işlem takip şeması……… 20
Şekil 3.13 Su toplama alanının oluşturulması (catchment grid delineation) işlem takip şeması………...……… 21
Şekil 3.14 Su toplama alanını poligonlama (catchment polygon processing) işlem takip şeması……… 22
Şekil 3.15 Drenaj hatlarının işlenmesi (drainage line processing) işlem takip şeması…. 22 Şekil 3.16 Eklenmiş su toplama alanlarının işlenmesi (adjoint catchment processing) işlem takip şeması……… 23
Şekil 3.17 Drenaj noktası işlenmesi (drainage point processing) işlem takip şeması…….. 24
Şekil 3 18 Herhangi bir noktanın su toplama alanının belirlenmesi (batch watershed delineation) işlem takip şeması……… 25
Şekil 4.1 Akış Yönleri……….. 26
Şekil 4.2 Akış Birikimi………. 27
Şekil.4.3 Nehir Düzenlemesi……… 28
Şekil 4.4 Akıştan Vektöre……… 29
Şekil 4.5 Akış Birikimi………. 30
Şekil 4.6 Su Toplama Alanlarının Oluşturulması……… 31
Şekil 4.7 Su Toplama Alanını Poligonlama………. 32
Şekil 4.8 Drenaj Hatlarının ve Drenaj Noktalarının Đşlenmesi……… 33
Şekil 4.9 Su Toplama Alanının Belirlenmesi……… 34
Şekil 4.10 Model Builder Kullanılarak Đşlemlerin Görsel Şekilde Programlanması………... 35
Şekil 5.1 Sonuç……….. 36
Şekil 5.2 Seçilmiş Havza Alanı……….37
vi
KISALTMALAR DĐZĐNĐ
CBS : Coğrafi Bilgi Sistemi
GIS : Geographic Đnformatıon System MERNĐS : Merkezi Nufüs Đdaresi Sistemi TAKBĐS : Tapu Ve Kadastro Bilgi Sistemi ĐLEMOD : Đl Envanter Modernizasyonu SYM : Sayısal Yükseklik Modeli DSĐ : Devlet Su Đşleri
1
1. GĐRĐŞ
Su kaynaklarının geliştirilmesi, ekonomik kalkınma ve sosyal hayata doğrudan katkı yapmaktadır. Bu çerçevede, ekonomik ve sosyal aktivitelerin sürmesi ve gelişmesi yeterli miktar ve kalitede su kaynağına sahip olmaya bağlıdır. Nüfus artışına paralel olarak içme-kullanma, sanayi ve sulama suyu ile enerji talebi gittikçe artmaktadır. Bu da su kaynaklarının sürdürülebilir yönetimini gerekli kılmaktadır. Dolayısıyla, günümüzde su kaynaklarının sürdürülebilir yönetimi en önemli gündem maddelerinden birini oluşturmaktadır. Bu bağlamda, mevcut su kaynaklarından daha etkin yararlanılabilmesi ve çevresel problemlerin azaltılabilmesi bakımından “Entegre Havza Yönetimi” tüm dünyada önem kazanmıştır.
Teknolojinin temeli olan bilgi, sistematik bir şekilde kullanıldığı ve yönetildiği takdirde daha da faydalı olmaktadır. Bilginin "etkin" bir biçimde yönetilmesi için tasarlanan CBS, karar verme aşamasında etkin rol oynamaktadır.
Günümüzde teknoloji sürekli geliştiği gibi, yeni yöntemler ve yeni sistemler de ortaya çıkmaktadır. Bu gelişmeler sonucunda ihtiyaç duyulan doğru bilgiye daha kolay ve hızlı bir şekilde ulaşılabilmekte, ayrıca bilgiler etkin bir şekilde değerlendirilebilmektedir. Bilim ve teknolojideki gelişmeler bilgi çağı denilen yeni bir çağı başlatmıştır. Konuma dayalı faaliyetlerin gerçekleştirildiği sektörlerde de yaşanan değişimler ve gelişmeler sonucu Coğrafi Bilgi Sistemleri (CBS) ortaya çıkmıştır (Yomralıoğlu 2003).
CBS konusunda dünyadaki hızlı gelişmelere paralel olarak Türkiye’de de bu kapsamda gerek kamu, gerek özel sektör tarafından önemli çalışmalar gerçekleştirilmektedir. Özellikle E-devlet çalışmalarının hızlandırılması ile birlikte Türkiye’de Merkezi Nüfus Đdaresi Sistemi (MERNĐS), Tapu Kadastro Bilgi Sistemi (TAKBĐS), Orman Bilgi Sistemi (ORBĐS) ve Đl envanter Modernizasyonu (ĐLEMOD) projeleri gibi değişik kurumlarca başlatılan CBS veya kent bilgi sistemi çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Türkiye’de CBS kapsamında günümüzde çok sayıda çalışma gerçekleştirilmekle birlikte, henüz istenilen düzeye gelinememiştir. Đlk CBS çalışmalarının Türk arazi bilgi sistemi için gerekli olan bilgilerin toplanması amacıyla yapılması gerekirken, TSK Harita Genel Komutanlığınca başlatıldığı görülmektedir (Çoruhlu ve Demir 2009).
Bir SYM yeryüzünün sürekli bir biçimde değişen topografik yüzeyini göstermek için uygun bir yapıdır. Bu model arazi analizleri ve diğer 3 boyutlu uygulamalar için genel bir veri kaynağıdır. Dijital topografik verinin yaygın bir biçimde kullanımı, SYM’den elde edilen
2
çıktıların ve SYM modeli ile yapılabilecekler listesinin gün geçtikçe artması, SYM’nin önemini ortaya koymaktadır (Thomson ve ark. 2001).
Topografyanın dijital gösterimi SYM olarak adlandırılmaktadır. SYM’den havza topografik verilerinin otomatik olarak elde edilmesi topografik haritalara uygulanan geleneksel yöntemlere göre daha hızlı, daha az sübjektif ve daha fazla çoğaltılabilir ölçümler sağlamaktadır (Tribe 1992).
Bu yaklaşımla üretilen dijital veri, CBS tarafından kolaylıkla alınma ve analiz edilebilme avantajlarına sahiptir. Bu teknolojik avantaj CBS tarafından sağlanmaktadır. Artan bir biçimde kullanım ve SYM’lerin kalitesi, SYM’lerin sahip olduğu uygulama potansiyelini hidrolojik, hidrolik, su kaynakları ve çevre araştırmalarına genişletmiştir (Moore ve ark. 1991).
En genel SYM veri yapısı raster ve grid yapısındadır. Bu normalde, iki boyutlu düzende, ortalama hücre kotunun depolandığı kare biçimli grid hücreleri matrisini içermektedir. Coğrafi düzlemde bir hücrenin yeri, matris içindeki hücrelerin satır ve sütunlarındaki yeri olarak ifade edilir. Grid SYM’lerinin geniş kullanım alanları vardır. Çünkü SYM’nin kullanımı, işlenmesi kolaydır ve hesaplamalar daha etkindir (Martz ve Garbrecht 1992).
SYM’nin hidrolojik, jeomorfolojik ve biyolojik çalışmalarda birçok uygulamaları vardır (Moore ve ark. 1991).
Yıldırım ve ark. 1996’da belirtildiği gibi, SYM, bir arazi yüzeyini en iyi temsil eden düzenli/düzensiz aralıklarla yapılmış çok sayıda yükseklik ölçümünden oluşmaktadır. SYM uygulamaları ile arazinin eğimi, eğim yönü,yansıma açısı, drenaj ağları, havza sınırları, akış yolları ve görüş alanı içindeki noktaların belirlenmesi, stereo görüntü çiftlerinin üretilmesi ve yeryüzünün 3 boyutlu ağ yapısının oluşturulması gerçekleştirilebilmektedir.
Su kaynaklarının planlamasına temel teşkil eden su toplama havzalarının belirlenmesinde CBS kullanımı büyük önem arz etmektedir. Farklı mühendislik disiplinlerinin bir araya gelerek üretim yapması çalışmalarımızda verimliliği daha da arttırmaktadır. Bu da CBS sayesinde olmaktadır.
Bu çalışmada, CBS programı ile SYM haritalarına uygulanan işlemlerin, CBS programında kullanılan bir araç yardımı ile paket program haline getirilmesi, programın aynı sürümü içeren programın kurulu olduğu diğer bilgisayarlara kaydedilip taşınması ve girdi verisinin değiştirilebilir olması amaçlanmıştır. CBS programı olarak ArcGIS programı ve görsel programlama olarak, ArcGIS programında mevcut olan Model builder aracı kullanılmıştır. Uygulamaların sonunda, görsel yorumlama haricindeki uygulamaların model
3
builder aracı ile programlana bildiği sonucu, farklı girdi verilerinin kullanılabildiği görülmüştür.
4
2. KAYNAK ÖZETLERĐ
Uzaktan algılama teknolojisinin sağladığı yeryüzü kaynakları hakkındaki güncel bilgiler, CBS teknolojisiyle bütünleşince tarım uygulamaları için alışagelmiş yöntemlere kıyasla üstünlük sağlamaktadır. Coğrafi bilgi sistemleri uydu görüntülerinin harita koordinatlarına dönüştürülmesinde, arazi kullanım haritaları oluşturulmasında, yanlış arazi kullanımlarına dikkat çekilmesinde ve bitki yetiştiriciliğine uygun agroekolojik bölgelerin belirlenmesi çalışmalarında yardımcı olmaktadır (Alparslan 2002).
CBS günümüzde birçok alanda kullanılmaktadır ve bu alanlardan biri de arazi değerlemedir. Arazi değerleme çalışmalarında CBS kullanımı ile taşınmaz değer haritaları elde edilerek değerleme işlemleri daha kolay ve hızlı bir şekilde gerçekleşmekte ve bu şekilde kurumların çalışmalarına kolaylık sağlanabilmektedir. Ayrıca CBS ile daha objektif ve doğru sonuçlar elde etme imkanı sağlanmakla birlikte, aynı bölgede ortaya çıkan değer farklılıklarının önüne de geçilebilmektedir. Bunun sonucu olarak da zaman tasarrufu sağlanabildiği gibi, sonuçların doğruluğu ile davalar ve bu yöndeki masraflar azalabilmektedir (Öztürk, Çoşar, Engindeniz 2011).
Sınırlı olan su kaynaklarının ve göletlerin etkin bir şekilde kullanılması, gerekli durumlarda yeniden yapılandırılması ile birlikte bu konu ile ilgili çalışmaların ve analizlerin yapılması gerekmektedir. Su kaynaklarından, su üretim hizmeti ile üretim tarafında kurulmaya çalışılan sistemin kontrolü amaçlı suyun tüketilmesinin yarattığı ve yaratabileceği sonuçlarla, ulaşabileceği en yakın ve en uzak noktaları öngörülmeyerek gereken tedbirleri, destekleri ve paylaşımları herhangi bir sorun yaşanmadan yada yaşandığında en kısa zamanda ortadan kaldırabilecek, veri ve harita bütünleşmesiyle entegre bir sistemi oluşturabilmek gerekmektedir. Bunu sağlayacak olan sistem, CBS’dir (Gürçay ve Tecim 2006).
Đşletim’de CBS’yi kullanarak ve CBS’yi yaşayan, dinamik ve güncel bir sistem tutarak kontrolü sağlamak ve CBS’nin sunduğu sonuç ve özet raporlar, haritalar ile üst yönetime, her yönetim kademesindeki kişilerin karar verme süreçlerini hızlandırıp, daha etkin ve daha verimli kararlar almalarını sağlamak mümkün olacaktır (Gürçay ve Tecim 2006).
Günümüzde su kaynaklarına yönelik baskıların daha karmaşık hale gelmesi, alternatif çözümler üretilmesi konusunda teknoloji kullanımını gerektirmektedir. “Sistemi tanımıyorsan yönetemezsin” prensibinden hareketle havza bazında yönetilen su kaynakları için nehir havzasının belirlenmesi sistemi tanımaya yönelik ilk adımı oluşturmaktadır. Đlk bölümde zamana ve mekâna ait verilerin yönetimi gerçekleştiren CBS’nin önemli bir bileşeni olan
5
ArcHydro kullanılarak su toplama havzalarının belirlemesine çalışılmıştır. Hidrolojik verileri içeren zaman serilerinin yönetiminde büyük kolaylık sağlayan ArcHydro ile zamana bağlı veriler mekânsal özelliklerle ilişkilendirilerek yeryüzünde suyun hareketini belirlemek mümkün olmaktadır (Anonim DSĐ; 2012).
ArcHydro hidrolojik bilgi sistemleri oluşturmak, su kaynağı verilerinin hidrolojik modellerle desteklenmesi ve bu konuda analizler yapabilmek için geliştirilmiş bir eklentidir. Bu eklenti ArcGIS yazılımı için geliştirilmiştir. Bu eklenti sayısal yükseklik modelinden topolojik değişkenleri ayıklamak ve geometrik ağlar oluşturmak için kullanılır (Dost, 2005).
Anonim 2012 yapılmış olan çalışmaya göre; Ülkemizde hidrografik verinin yönetimi konusunda henüz kabul edilmiş resmi bir veri standardı bulunmamaktadır. Fakat aynı zamanda ilgili kurumlar hidrografik verilerin yönetimi bağlamında kendi standartlarını belirlemiştir. Bu standartların yanında uluslararası kabul görmüş standartları da kullanmaktadırlar. ArcHydro; ESRI ve University of Texas at Austin işbirliği ile su kaynaklarının yönetilmesi için geliştirmiş olduğu bir veri modelidir. Bu veri modeli hidrografik verilerin saklanması ve analizleri için standartlar getirmektedir. Veri teması olarak tüm ülke yüzeyindeki yüzey suları ve durağan hidrografik varlıkları kapsamaktadır. Bunun yanında yüzey akışı, akarsu kolları gibi nesneleri içeren havzalar ile kıyı bölgeleri de Hidrografya veri teması içersinde yer almıştır. Hidrografya veri teması aşağıda belirtilen konularda uygulanabilir.
• Su temin edilmesi,
• Su kaynaklarının izlenmesi ve yönetilmesi, • Rekreasyon sahalarının planlaması ve yönetimi, • Tehlikeli atık depolama sahası tespiti,
• Atık su arıtma,
• Kirleticilerin değerlendirilmesi, • Tatlı su balıkçılığı,
• Biyo çeşitliliğin araştırılması,
Erenbilge (1996), Denizli Çürüksu havzasının hidrolojik yapısını CBS kullanarak ortaya çıkarmayı ve havza üzerine bir hidrolojik modelin uygulanmasını amaçladığı bir çalışmasında bir yağış-akış modeli kullanmıştır. Çürüksu Nehrinin 1972 km²’lik drenaj alanında, havzanın hidrolojik yapısının oluşumunu etkileyen parametreler analiz edilmiş, CBS
6
yardımı ile elde edilen bilgiler ve CBS dışı yazılımlar ile birlikte kullanılarak modele uygulanmış, gözlenen ve hesaplanan akınlar arasında %72’lik korelasyon bulmuştur.
Bhaskar et al. (1992), CBS kullanımının, havza akımını modelleme kolaylığı için ihtiyaç duyulan hidrolojik parametreleri sağlayabileceğini belirtmişlerdir. Akım simülasyonu sonuçları, model kullanılarak gözlenen verilerle iyi bir uyum göstermesine rağmen araştırmacılar bu çalışma ile ihtiyaç duyulan jeomorfolojik ve uzaysal veri tabanlarının akım modellerinde CBS`yi kullanmanın avantaj ve dezavantajlarını ortaya koymuşlardır.
7
3. MATERYAL ve YÖNTEM
3.1. Materyal
3.1.1. Araştırma alanın yeri ve konumu
Tekirdağ ili, Trakya Bölgesinde, 40°36′ ve 41°31′ kuzey enlemleriyle 26°43′ ve 28°08′ doğu boylamları arasında yer almaktadır. Komşu olduğu illerden Edirne’ye 141 km, Çanakkale’ye 194 km, Đstanbul’a 131 km ve Kırklareli’ne 122 km uzaklıkta olan Tekirdağ ili yüzölçümü itibarıyla 6.313 km²’lik bir alanı kaplamaktadır. Marmara bölgesinin % 8.60’ını, Türkiye topraklarının ise yaklaşık % 0.8’ini kaplamaktadır. Tekirdağ 1. sınıf tarım arazisine sahip bir ilimizdir. Đlde 33 belediye, 9 ilçe ve 257 köy bulunmaktadır. Đle ait aylara göre toplam yağış miktarı ortalaması en düşük Ağustos ayı ile 13.5 kg/m2 en yüksek aralık ayı ile 86.9 kg/m2 dir (Meteroloji Genel Müdürlüğü 2012).
Gelişmiş bir ulaşım ağı içinde yer alan il, 3 önemli karayolu, büyük bir dış ticaret limanı ve Đstanbul-Avrupa demiryoluyla Đstanbul metropolüne ve komşu Avrupa ülkelerine bağlanmış bulunmaktadır. Türkiye’de iki denize kıyısı olan altı ilden biri olan Tekirdağ, güney sınırı boyunca uzanan Marmara Denizi’nde 133 km, Karadeniz’de ise 2.5 km kıyı uzunluğuna sahiptir (Tekirdağ Belediyesi Resmi Web Sitesi).
3.1.2. Kullanılan SYM
Bu çalışmada kullanılan SYM, Terra uydusundaki Aster modülünden elde edilmiş bir yükseklik haritasıdır. Bu uydu, 18 Aralık 1999 tarihinde Van Der Berg Hava Üssü'nden (Kaliforniya) başarıyla fırlatılmıştır. Uydu üzerinde ASTER, MODIS, CERES, MOPITT ve MISR olmak üzere beş değişik modül bulunmaktadır. ASTER, Terra platformu üzerindeki tek yüksek resolasyonlu bir aygıttır. Aster modülü, değişiklik tespiti, kalibrasyon/geçerlilik ve yeryüzü çalışmalarında diğer Terra aygıtları için yakınlaştırıcı lens olarak hizmet etmesi yönünden önemli bir aygıttır. Aster modülü her yörünge dönüşü boyunca ortalama 8 dakikalık veri toplayabilmektedir. Japon Ekonomi-Ticaret ve Endüstri Bakanlığı tarafından yapılmıştır. Aster modülü sayesinde, dünyanın yüksek çözünürlüklü (15m/piksel-90m./piksele kadar) ve 14 banttan (VNIR-SWIR-TIR) oluşan görüntülerini elde edilebilmektedir. ASTER veri; arazi yüzeyi sıcaklığını, reflektans, parlaklık değişim oranlarını (emissivity) ve yükseklik haritalarını çıkarmak için kullanılmaktadır (http://www20.uludag.edu.tr /~rsgis/ UYDUbilgi.html #DIGER UYDULAR).
8
3.1.3. Kullanılan CBS yazılımı
Bu çalışmada kullanılan CBS yazılımı ESRI firmasına ait ArcGIS Dektop 10.0 programımıdır. Bu Program CBS verilerinin oluşturulmasına, görselleştirilmesine, yönetilmesine ve analiz edilmesine olanak tanıyan bir çok araç içermektedir. Çalışma sırasında ağırlıklı olarak kullandığımız ArcGIS Desktop 10.0 için geliştirilmiş olan araç ArcHydro aracıdır. ESRI sitesinden ücretsiz olarak temin edilebilen Bu araç, arazi yapısı alanlarında, su havzası çıkartma işlemlerinde çalışmalar yapılmasına olanak tanır.
3.2.Yöntem
3.2.1. Nehir yataklarının belirlenmesi
ArcGIS programında sadece SYM kullanılarak nehir yataklarının belirlenmesi konusuna değinilmiştir. Bu çalışma Tekirdağ Đli merkez ilçesi için oluşturulan SYM haritasından yararlanılmıştır. Bu işlem için gerçekleştirilen adımlar sırasıyla aşağıdaki gibidir. Şekil 3.1 işlenmemiş ASTER SYM Verisi
3.2.2. Akış yönü (
Akış yönü seçeneği
altında bulunmaktadır. Bu seçenek bulunabilmektedir. Akış yönü
yönlerini belirten raster haritaları olu karşımıza çıkan ekranda “input kestiğimiz SYM haritasını oturtulmu yazmamız gereken yeni olu
nereye kaydedilir olacağıdır. Bu durum için kurulurken Programın kurulum anında kendi olu bu veritabanı programın kuruldu
yaptığımız tüm çalışmaları bunun içine atıp daha sonra sıfırlama olana bilgisayarınız çöp kutusuna dönmekten kurtulmu
haritaları ile deneyebilmenize olanak tanır. Đşlem takip şeması Ş
Şekil 3.2 Akış yönü (flow direction) i
9
önü (flow direction)
ği ArcGIS programındaki ArcToolbox’ın içindeki hidroloji
maktadır. Bu seçenek aynı zamanda Arc Hydro araçının altında da ş yönü; raster haritalara uygulanabilir bir özellik olup e
haritaları oluşturmak için kullanılmıştır. Bu seçene ımıza çıkan ekranda “input surface raster” başlığı altına Tekirdağ
haritasını oturtulmuştur. “output flow direction raster” ba
yazmamız gereken yeni oluşacak akış yönü belirlenmiş raster haritamızın bilgisayarımızda ğıdır. Bu durum için şu seçenek sunulmuştur. ArcGIS Programı kurulurken Programın kurulum anında kendi oluşturmuş olduğu bir veri tabanı söz konusudur bu veritabanı programın kurulduğu bilgisayarda belirli bir yerde otomatik olarak atanır ve
maları bunun içine atıp daha sonra sıfırlama olana bilgisayarınız çöp kutusuna dönmekten kurtulmuş olur, bu durum iş haritaları ile deneyebilmenize olanak tanır.
eması Şekil 3.2 de gösterilmiştir.
Spatial
Analist Tool
Hydrology
Flow
Direction
yönü (flow direction) işlem takip şemasıın içindeki hidroloji araçının da Arc Hydro araçının altında da ; raster haritalara uygulanabilir bir özellik olup eğime göre akış tır. Bu seçeneğe tıkladığımızda ı altına Tekirdağ Merkez Đlçesi için tur. “output flow direction raster” başlığı altına ise raster haritamızın bilgisayarımızda ştur. ArcGIS Programı u bir veri tabanı söz konusudur u bilgisayarda belirli bir yerde otomatik olarak atanır ve maları bunun içine atıp daha sonra sıfırlama olanağı tanır. Bu şekilde olur, bu durum işlemleri farklı SYM
3.2.3. Akış birikimi (
Akış birikimi hesaplanırken
işleminde elde ettiğimiz raster kullanılır. Bu i hesaplandığı bir raster elde edilir. Bu
elde edilen raster haritalarında olu
Akış yönünden sonra elde edilen
hesaplanarak düşük eğimlerdeki nehir yatakl işlemeler uygulanırken program i
3.2.4. Raster hesaplayıcı
Elde edilen akış birikimi raster gösteren renk değişikliklerinin piksel de
Şekil 3.3 Akış birikimi (flow accumulation)
10
irikimi (flow accumulation)
hesaplanırken Şekil 3.3’deki yol izlenmiştir. Bu yol sonunda
imiz raster kullanılır. Bu işlem sonucunda akış raster’ındaki birikimlerin ı bir raster elde edilir. Bu şekilde yavaş yavaş nehir yataklarına benzer görüntüler elde edilen raster haritalarında oluşmaya başlar
sonra elde edilen akış birikimine ait raster haritasında akım yönleri ğimlerdeki nehir yataklarına benzer birikimler gözlenmi
lemeler uygulanırken program işlemleri hücre bazında uygulanmıştır.
esaplayıcı (raster calculator)
ş birikimi raster hücre bazında incelendiği zaman
ikliklerinin piksel değerlerinin farklı olduğu görülmektedir. Bundan sonra
Spatial Analist
Tool
Hydrology
Flow
Accumulation
birikimi (flow accumulation) işlem takip şeması
Bu yol sonunda akış yönü ş raster’ındaki birikimlerin nehir yataklarına benzer görüntüler
raster haritasında akım yönleri arına benzer birikimler gözlenmiştir. Bu
i zaman, akış birikimlerini u görülmektedir. Bundan sonra
izlememiz gereken adımlarda bize gerekli olan akı belirleyebilmek için raster hesaplama aracına ihtiyaç duyu haritalarında hücre bazında hesaplamalar yapabilen bir araçtır. olan akış birikimi raster’ında yapaca
düzgün çıkmasına olanak tanımı haritalarının piksel boyutuna ba bir değer vardır. Bu değer çalı kararına varılmıştır. Yapacağ
Kullanacağımız formül Con("FlowAcc" > 50,1)
Piksel değeri 50 den büyük olanları renk olarak farklı renkteki hücrelere ayıracaktır bu hücresel bazda bile olsa elimizde akı
edilmiştir. Piksel değerini 50 den büyük almamızın nedeni aslında elimizde olan SYM haritasının çözünürlüğü olarak adlandırabiliriz. Farklı
çözünürlükteki haritalar için farklı piksel inceleme sonucu çıkartılmış
Şekil 3.4 Raster hesaplayıcı
11
izlememiz gereken adımlarda bize gerekli olan akış yani nehir yataklarını daha iyi belirleyebilmek için raster hesaplama aracına ihtiyaç duyulmuştur. Raster hesaplayıcı raster haritalarında hücre bazında hesaplamalar yapabilen bir araçtır. Elimizde bulunan son raster birikimi raster’ında yapacağımız hesaplama nehir yataklarının çizgisel olarak daha düzgün çıkmasına olanak tanımıştır. Nehir yataklarının daha düzgün çıkabilmesi için SYM haritalarının piksel boyutuna bağlı olarak sonraki yapılacak hesaplamada verilmesi gereken
ğer çalışmamızda deneme yanılma yöntemi ile 50 de tır. Yapacağımız hesaplamada “con” yani “ conditional”
Con("FlowAcc" > 50,1); hesaplama piksel değerine göre yapılmı
eri 50 den büyük olanları renk olarak farklı renkteki hücrelere ayıracaktır bu
sel bazda bile olsa elimizde akış çizgilerine ulaşmak için düzgün bir raster elde erini 50 den büyük almamızın nedeni aslında elimizde olan SYM ü olarak adlandırabiliriz. Farklı
çözünürlükteki haritalar için farklı piksel değerleri alına bilir bu kanı sonucu çıkartılmıştır. Đşlem takip şeması Şekil 3.4 de gösterilmi
Spatial
Analist Tool
Map
Algebra
Raster
Calculator
esaplayıcı (raster calculator) işlem takip şeması
yani nehir yataklarını daha iyi tur. Raster hesaplayıcı raster Elimizde bulunan son raster ımız hesaplama nehir yataklarının çizgisel olarak daha Nehir yataklarının daha düzgün çıkabilmesi için SYM lı olarak sonraki yapılacak hesaplamada verilmesi gereken mamızda deneme yanılma yöntemi ile 50 değeri olduğu “con” yani “ conditional” işlemini yapılmıştır. ; hesaplama piksel değerine göre yapılmıştır. eri 50 den büyük olanları renk olarak farklı renkteki hücrelere ayıracaktır bu şekilde mak için düzgün bir raster elde erini 50 den büyük almamızın nedeni aslında elimizde olan SYM
erleri alına bilir bu kanı haritada yapılan de gösterilmiştir.
3.2.5. Nehir düzenle
Nehir düzenlenmesi
haritadaki 50’nin üzerindeki piksel de değerler elde etmemize yarar sa
numaralanmış hücre değerlerinden çizgisel dallanmı Bu şekilde yapılan işlemler sonucunda sadece kopukluk olmadan düzgün bi
Sadece SYM haritasından yararlanılarak F Raster calculator Stream Order yolu izlenerek
oluşturulmuştur. Bu raster harita formatından çıkartıp i dönüştürülmüştür.
Şekil 3.5 Nehir düzenlemesi (
12
üzenlemesi (stream order)
düzenlenmesi Şekil 3.5’e göre uygulanmıştır. Sonuç olarak elde etti nin üzerindeki piksel değerlerinin tek renk olarak gösterildi
erler elde etmemize yarar sağlamıştır. Daha ayrıntılı açıklamak
ğerlerinden çizgisel dallanmış ağların oluşturulmasında kullanılmı lemler sonucunda sadece SYM haritası kullanılarak nehir yataklarının kopukluk olmadan düzgün bir şekilde oluşturulması sağlanmıştır.
haritasından yararlanılarak Flow direction F
Stream Order yolu izlenerek nehir yatakları raster harita olar raster harita formatından çıkartıp işlenebilir
Spatial
Analist Tool
Hydrology
Stream
Order
Nehir düzenlemesi (stream order) işlem takip şeması
onuç olarak elde ettiğimiz erlerinin tek renk olarak gösterildiği rasterdan çizgisel . Daha ayrıntılı açıklamak gerekirse; doğrusal turulmasında kullanılmıştır. haritası kullanılarak nehir yataklarının
Flow accumulation nehir yatakları raster harita olarak lenebilir vektör formatına
3.2.6. Akıştan vektöre (stream to f
Akıştan Vektöre Şekil
yataklarının vektör veri formatına çevrilme i gerekli olan iki veri bulunmu
formatında olan SYM diğeri çizgisel formatında oluşturulmu
formatında bir çizgisel haritadır. Bu haritayı elde ettikten sonra asıl hedefimiz olan su havzası belirleme çalışmalarına geçilmi
etmiş olduk.
Şekil 3.6 Akıştan vektöre (stream to feature)
13
tan vektöre (stream to feature)
Şekil 3.6 deki yollar izlenerek oluşturulan raster formatındaki nehir formatına çevrilme işlemidir. Bu işlemler bittikten sonra elimizde gerekli olan iki veri bulunmuş olacaktır; SYM ve Akış vektör verileri. Bun
SYM diğeri vektör veri formatına çevrilecek olan nehir verileridir şturulmuştur. Elimizdeki harita artık raster formatından çıkmı
haritadır. Bu haritayı elde ettikten sonra asıl hedefimiz olan su havzası malarına geçilmiştir. Bu işlem sırasında bize gerekli olan tüm verileri elde
Spatial
Analist Tool
Hydrology
Stream to
Feature
tan vektöre (stream to feature) işlem takip şeması
turulan raster formatındaki nehir lemler bittikten sonra elimizde verileri. Bunlardan biri raster nehir verileridir. Bu veri tur. Elimizdeki harita artık raster formatından çıkmış vektör haritadır. Bu haritayı elde ettikten sonra asıl hedefimiz olan su havzası rekli olan tüm verileri elde
14
3.2.7. SYM yenileme (DEM reconditioning)
Bundan sonraki çalışmalarda kullanacağımız çoğrafi işlem (geoprocessing) araçlarını arctoolbox altında archydro altında bulabiliriz. ArcHydro 2.0 versiyonunu ArcGIS programı yüklendikten sonra ücretsiz olarak sitesinden ulaşabileceğiniz bir araçtır. ArcHydro 2.0 SYM haritasını kullanarak bir çok hidrolojik uygulamayı içeren bir araçtır. Çalışmada ArcHydro su havzası kriterlerinin çıkartılmasında kullanılmıştır.
Bu fonksiyon AGREE metodu kullanarak SYM verilerini yeniden düzenlemektedir. AGREE metodu; SYM verileri için yüzeysel yenilemeler yapan bir metottur. Sistem SYM haritasının yüzeysel yüksekliğini vektörel doğrultularla tutarlı olabilecek şekilde ayarlar. Burada vektörel doğrultulardan kastedilen nehir akış ağlarıdır. SYM yenileme, raster veri olan yükseklik değerlerinin vektör veri olan nehir ağı ile daha uyumlu olmasını sağlar. Bu da nehir ağı verilerinin, SYM verilerinden daha güvenilir ve doğru olması gerçeğini açığa çıkarır. Bir SYM verisine bu fonksiyonu uygulamanın temel amacı, doğruluğu yüksek nehir ağı verilerini dikkate alarak daha yüksek doğruluklu bir SYM elde etmektir.
Đşlemler ArcHydro da havza tanımlanması için kullanılır. Bu işlemler ArcHydo içinde bir dizi basamaklanmış menüye sahiptir. Bunlardan ilki olan sayısal yükseklik modeli yenileme, AGREE metodu kullanarak sayısal yükseklik modeli ile akış katmanını bağdaştırır.AGREE metodu SYM için bir yüzey yenileme metodudur. AGREE metodu uygulaması ile SYM akış hatları ile daha tutarlı bir yüzey yüksekliğine sahip olur. ArcINFO’nun Arc Macro kodu ArcHydro daki AGREE uygulaması ve diğer uygulamalar için yazılmıştır (Hellweger 2009).
Yapılacak çalışmalarda, kullanılacak olan raster verinin doğruluğu ne kadar yüksek olursa sonuç ürünü olan su toplama havzaları da o derecede sağlıklı olduğu görülmüştür. Nehir ağı verileri, nehire ait yükseklik değerlerini de içermelidir. Fonksiyonun girdi olarak SYM ham verisine ve nehir ağı gibi bir vektör veriye ihtiyaç vardır. Đhtiyaç duyulan Nehir ağı verisini sadece SYM haritası kullanılarak elde edilmiştir.
Bu işlemlerin yapılmasında izlenmesi gereken a
• Nehir tamponu (s
yayılımı kontrol eder ve yenilemenin yapılaca ile vektör veri arasındaki hata öl
yatağı ile vektör veri olan nehir a
alanda yüzey yenilemesi yapılacak ve b sayısı 5 olarak girilir.
• Pürüzsüzlüğ
değerleri düşürülen/arttırılan vektörlere pozitif ise değeri düşey ölçekte dü tampon bölge sınırı ile düş
dosyasındaki değerlerden enterpolasyon yaparak tampon bölgesindeki de hesaplamasında kullanılır. A
mesafesi = Tampon Bölge Đ
faktörü, tampon bölgesindeki bozunmanın büyüklü aynen kalmakta ve tampon bölgedeki e
“0,5” olması halinde tampon bölge içindeki e Şekil 3.7 Akıştan vektöre (stream to feature)
15
n yapılmasında izlenmesi gereken aşamalar şekil 3.7
Nehir tamponu (stream buffer): Yüzey yenilemesinin gerçekle
ve yenilemenin yapılacağı hücre sayısı girilir. Yakla veri arasındaki hata ölçeğine eşittir. Hata ölçeği orijinal SYM ı ile vektör veri olan nehir ağlarının karşılaştırılması ile hesaplanır. alanda yüzey yenilemesi yapılacak ve bu yüzeyin grid boyutu 100 metre
Pürüzsüzlüğün düşürülüp/artırılması (smooth drop/raise
ürülen/arttırılan vektörlere karşılık gelen mesafe için kullanılır. Girilen sayı ey ölçekte düşürmeyi veya sayı negatif ise arttırmayı
tampon bölge sınırı ile düşürülen/arttırılan vektör arasında yer alan tampon bölge için SYM erden enterpolasyon yaparak tampon bölgesindeki de
kullanılır. Aşağıdaki formül ile hesaplanır; Smooth drop/raise Tampon Bölge Đçindeki Ortalama Yüzey Eğimi * tampon bölge geni
lgesindeki bozunmanın büyüklüğünü ifade etmektedir. “0”
aynen kalmakta ve tampon bölgedeki eğim orijinal eğime çok yakın olmaktadır. Faktörün “0,5” olması halinde tampon bölge içindeki eğimin iki kat arttırılac
ArcHydro Tools
Terrain
Preprocessing
DEM
Reconditioning
tan vektöre (stream to feature) işlem takip şeması
3.7 da gösterilmiştir.
yenilemesinin gerçekleşeceği alansal Yaklaşık olarak raster veri SYM’den elde edilen nehir hesaplanır. Örneğin 500 metrelik u yüzeyin grid boyutu 100 metre ise bu haneye hücre
drop/raise): Yükseklik
ılık gelen mesafe için kullanılır. Girilen sayı ürmeyi veya sayı negatif ise arttırmayı belirtir. Bu değer ürülen/arttırılan vektör arasında yer alan tampon bölge için SYM erden enterpolasyon yaparak tampon bölgesindeki değerlerin
ıdaki formül ile hesaplanır; Smooth drop/raise imi * tampon bölge genişliği * etki
ifade etmektedir. “0” ise veriler ime çok yakın olmaktadır. Faktörün kat arttırılacağını belirtir. Bu
formülden elde edilen değer, yükseklik yaklaşık olarak bilgi vermektedir.
• Keskinliğin dü
önceki işlem gerçekleştirildikten karşılık gelen hücreleri kontrol
düşürmeyi veya sayı negatif ise arttırmayı belirtir. Gerekli oldu duvar inşaa etmek ile eşdeğ
3.2.8. Boşlukları d
Bu fonksiyon SYM’de yer alan bo
daha fazla yükseklik değerine sahip olan hücreler ile çevrildi az olan bu hücreye doğru akacaktır
yüzey akışı oluşamaz. Bu problemi ortadan kaldırmak şeması Şekil 3.8 deki gibidir.
Şekil 3.8 Boşlukları doldurma (fill sinks)
16
ğer, yükseklik değerlerinin düşürüleceği/arttırılaca bilgi vermektedir.
ğin düşürülüp/artırılması (sharp drop/raise
ştirildikten sonra yükseklik değerleri düşürülen/ ılık gelen hücreleri kontrol etmektedir. Girilen sayı pozitif ise de
ürmeyi veya sayı negatif ise arttırmayı belirtir. Gerekli olduğunda kanal kazmak veya şdeğerdir.
ı doldurma (fill sinks)
Bu fonksiyon SYM’de yer alan boşluk hatalarının giderilmesi için kullanılır. Bir hücre ğerine sahip olan hücreler ile çevrildiği takdirde su, yükseklik de ğru akacaktır. SYM’de yer alan boşluklar doldurulmadı
amaz. Bu nedenle boşlukların doldurulması gereklidir. Fonksiyo problemi ortadan kaldırmak için yükseklik değerlerini yeniden düzenler
deki gibidir.
ArcHydro
Tools
Terrain
Preprocessing
Fill Sinks
lukları doldurma (fill sinks) işlem takip şeması
i/arttırılacağı miktar hakkında
drop/raise): Bu fonksiyon, bir
ürülen/arttırılan vektörlere etmektedir. Girilen sayı pozitif ise değeri düşey ölçekte ğunda kanal kazmak veya
luk hatalarının giderilmesi için kullanılır. Bir hücre i takdirde su, yükseklik değeri luklar doldurulmadığı takdirde lukların doldurulması gereklidir. Fonksiyon bu erlerini yeniden düzenler. Đşlemlerin akış
3.2.9. Akım yönlerinin
Bu işlemi daha önce yukarıda uygulanmıştır. Aynı işlemi su hav yeniden değinmek gerekirse hesaplanmıştır. Hücrede yer alan de olana doğru su akım yönünü göstermi
Şekil 3.9 Akım yönlerinin (flow direction )
17
önlerinin (flow direction )
lemi daha önce yukarıda Tekirdağ SYM haritasında nehir akı şlemi su havzası bulma işlemleri sırasında uygula inmek gerekirse; Bu fonksiyon verilen grid sistemi
Hücrede yer alan değer, bu hücreye komşu 8 hücreden yükseklik de ru su akım yönünü göstermiştir. Bu işlemi akış şeması; Şekil 3.
ArcHydro
Tools
Terrain
Preprocessing
Flow
Direction
Akım yönlerinin (flow direction ) işlem takip şeması
haritasında nehir akışlarını bulmak için sırasında uygulanmıştır. Kısaca Bu fonksiyon verilen grid sistemi için akım yönünü hücreden yükseklik değeri en az
3.2.10. Akış birikimi (flow a
Akış birikimi işlemini işlem ile su toplama alanında yer 3.10 da ki gibidir
3.2.11. Nehir tanımlama (
Nehir Tanımlama iş nehir yataklarını tanımlamış SYM haritası üzerinde işlem görmü
Şekil 3.10 Akım yönlerinin (flow direction )
18
birikimi (flow accumulation)
şlemini de yine yukarıda nehir ağlarını bulmak için hesaplamı su toplama alanında yer alan hücre sayısı hesaplanmıştır.Bu işlemi akı
anımlama (stream definition)
Tanımlama işlemi akış birikimi işlemi ile yavaş yavaş belirginle nehir yataklarını tanımlamıştır. Bu işlem herhangi bir insan yapısı öngörülmemi
şlem görmüştür. Bu işlemin akış şeması; Şekil 3.
ArcHydro
Tools
Terrain
Preprocessing
Flow
Accumulation
Akım yönlerinin (flow direction ) işlem takip şeması
larını bulmak için hesaplamıştık. Bu Bu işlemi akış şeması; Şekil
ş belirginleşmeye başlamış herhangi bir insan yapısı öngörülmemiştir saf bir
3.11 da ki gibidir. eması
Şekil 3.11 Nehir tanımlama (stream definition) 19
ArcHydro
Tools
Terrain
Preprocessing
Stream
Definition
3.2.12. Nehir bölümleme
Nehir bölümleme iş
içerdiği görülmüştür. Her alana ba sırasında girdiler; akış yönü
Çıktı olarak her nehir alanı ortaya çıkmı
Şekil 3.12 Nehir bölümleme (stream segmentation)
20
ölümleme (stream segmentation)
bölümleme işlemi nehir çizgilerinin farklı alanlara bağlı olarak aldı tür. Her alana bağlı nehir çizgileri aynı hücresel değerleri almı
yönü ve nehir yataklarının belirlendiği haritalardan Çıktı olarak her nehir alanı ortaya çıkmıştır. Bu işlemi akış şeması; Şekil
ArcHydro
Tools
Terrain
Preprocessing
Stream
Segmentation
Nehir bölümleme (stream segmentation) işlem takip ş
ğlı olarak aldığı değerleri ğerleri almıştır. Bu işlem i haritalardan yararlanılmıştır.
Şekil 3.12 de ki gibidir.
3.2.13. Su toplama alanının o delineation)
Bu fonsiyonun sonucunda bölümlenmi istenen su havzasının alt havzalarının olu edilen nehir bölümlerinden ve akı
havzanın oluştuğu sonuç olarak olu Şekil 3.13 de ki gibidir.
3.2.14. Su toplama alanını p processing)
Bu fonksiyon sonucunda su toplama alanlarının olu alanların sınırları belirlenmiş
edilmiş olan haritadır. Bu iş veriye dönüştüğü görülmüş lerin yazıldığı gözlemlenmi havzanın olduğu görülmüştür.
Şekil 3.13 Su toplama alanının olu işlem takip şeması
21
Su toplama alanının oluşturulması (catchment grid
Bu fonsiyonun sonucunda bölümlenmiş nehir yatakları baz alınarak
istenen su havzasının alt havzalarının oluştuğu görülmüştür. Bu fonksiyon sırasında elde edilen nehir bölümlerinden ve akış yönünden yararlanılmıştır. Her renge kar
u sonuç olarak oluşan haritadan gözlemlenmiştir. Bu i
toplama alanını poligonlama (catchment polygon
sonucunda su toplama alanlarının oluşturulması ile elde edilmi alanların sınırları belirlenmiştir. Bu durumda girdi su toplama alanı oluş
Bu işlem sonucunda raster veri olan haritanın poligon
ü görülmüştür. Öznitelik tablosu incelendiğinde her alt havzaya ait
ı gözlemlenmiştir. Bu işlemleri gerçekleştirdiğimiz SYM haritasında 258 alt ştür. Bu işlemi akış şeması; Şekil 3.14 de ki gibidir.
ArcHydro Tools
Terrain
Preprocessing
Catchment Grid
Delineation
Su toplama alanının oluşturulması (catchment grid delineation)
(catchment grid
nehir yatakları baz alınarak asıl oluşturulmak tür. Bu fonksiyon sırasında elde tır. Her renge karşılık gelen bir alt tir. Bu işlemi akış şeması;
(catchment polygon
turulması ile elde edilmiş tir. Bu durumda girdi su toplama alanı oluşturulması sonucu elde lem sonucunda raster veri olan haritanın poligon şeklindeki vektör inde her alt havzaya ait HydroID imiz SYM haritasında 258 alt
de ki gibidir.
3.2.15. Drenaj hatlarının i
Nehir tanımlama işleminde elde edilen raster haritayı vektör haritaya dönü Girdi olarak nehir tanımlama sonucu elde edilen raster ve akı
Drenaj hatlarının oluşturulması i tanımlayıcısı olarak belirlenmi
Şekil 3.14 Su toplama alanını poligonlama (catchment polygon processing) şeması
Şekil 3.15 Drenaj hatlarının iş
22
Drenaj hatlarının işlenmesi (drainage line processing
Nehir tanımlama işleminde elde edilen raster haritayı vektör haritaya dönü
Girdi olarak nehir tanımlama sonucu elde edilen raster ve akış gönü haritası kullanılmı şturulması işleminde elde edilen her çizgi su toplama al tanımlayıcısı olarak belirlenmiştir. Bu işlemin akış şeması; Şekil 3.15 de ki gibidir.
ArcHydro Tools
Terrain
Preprocessing
Catchment
Polygon Processing
ArcHydro Tools
Terrain Preprocessing
Drainage Line Processing
Su toplama alanını poligonlama (catchment polygon processing)
Drenaj hatlarının işlenmesi (drainage line processing) işlem takip
rocessing)
leminde elde edilen raster haritayı vektör haritaya dönüştürmüştür. gönü haritası kullanılmıştır. leminde elde edilen her çizgi su toplama alanının
de ki gibidir. Su toplama alanını poligonlama (catchment polygon processing) işlem takip
3.2.16. Eklenmiş processing)
Bu fonksiyonda su toplama alanı katmanını ilişkili olan su toplama ala
su toplama alanı için mem poligon inşa edildiği görülmü
alanlarının etrafını oluşturan poligonlardan yararlanılmı de ki gibidir.
3.2.17. Drenaj noktası i
Bu fonksiyonda belirl
akış birikimi, su alt havzaları ve su havzası poligonları verilerinden olu işlemden sonra su toplama havzasının olu
Şekil 3.17 da ki gibidir.
Şekil 3.16 Eklenmiş su toplama alanlarının i işlem takip şeması
23
Eklenmiş su toplama alanlarının işlenmesi (adjoint catchment
Bu fonksiyonda su toplama alanı katmanını kullanarak akım yönünde birbirleri ile su toplama alanları bir araya getirilmiştir. Ana su toplama alanı olmayan her bir
için memba alanını ana su toplama alanının girdi noktasına dre i görülmüştür. Girdi olarak bu fonksiyonda drenaj
şturan poligonlardan yararlanılmıştır. Bu işlemi akı
enaj noktası işlenmesi (drainage point processing
Bu fonksiyonda belirlenen drenaj hatları için drenaj noktaları belirlenmi birikimi, su alt havzaları ve su havzası poligonları verilerinden olu lemden sonra su toplama havzasının oluşturulmasına geçilmiştir. Bu i
ArcHydro Tools
Terrain
Preprocessing
Adjoint Catchment
Processing
su toplama alanlarının işlenmesi (adjoint catchment processing)
(adjoint catchment
akım yönünde birbirleri ile u toplama alanı olmayan her bir ba alanını ana su toplama alanının girdi noktasına drene eden bir hatları ve .su toplama lemi akış şeması; Şekil 3.16
rocessing)
drenaj hatları için drenaj noktaları belirlenmiştir. Girdiler; birikimi, su alt havzaları ve su havzası poligonları verilerinden oluşturulmuştur. Bu tir. Bu işlem akış şeması; lenmesi (adjoint catchment processing)
3.2.18. Su toplama a delineation)
Bu fonksiyon girilen bir noktanın su toplama havzasını belirler. Buraya kadarki işlemler sırasında görsel programlama yolu ile i
koyulduğu şekilde rahatlıkla yapıldı kullanılan nokta belirleme i
birleştiği noktalara atılan noktalara ba
birleşik tüm drenaj hatları için teker teker atılması gerekti yapılması gerekmektedir. Atılan nokta sonunda
seçeneklerinin de içinde bulundu
Atılması gereken nokta için seçim Archydro aracındaki simgesi seçilir ve d yorumlanan yere nokta
su toplama alanları, akış birikimi ve drenaj hatları haritalarından yola çıkılmı sonra tayin edilen noktaya göre su toplama alanının belirlenmesi
şeması; şekil 3.18 de gösterilmi Şekil 3.17 Drenaj noktası i
24
u toplama alanının belirlenmesi (batch watershed
girilen bir noktanın su toplama havzasını belirler. Buraya kadarki lemler sırasında görsel programlama yolu ile işlemlerin program tarafından sıraya
ekilde rahatlıkla yapıldığı görülmüştür. Ufak havzaların birle belirleme işlemi yoruma dayalı bir işlemdir. Bu iş
i noktalara atılan noktalara bağlı olarak oluşturulan su havzalarını göste ik tüm drenaj hatları için teker teker atılması gerektiği görülmüş
yapılması gerekmektedir. Atılan nokta sonunda noktanın suyun kaynağ
seçeneklerinin de içinde bulunduğu durum seçilerek su toplama havzası olu Atılması gereken nokta için seçim Archydro aracındaki simgesi seçilir ve d
ere nokta atanılmıştır. Yorumun sağlıklı ve kesin olması için ekranda ş birikimi ve drenaj hatları haritalarından yola çıkılmı
sonra tayin edilen noktaya göre su toplama alanının belirlenmesi için gerekli i de gösterilmiştir.
ArcHydro
Tools
Terrain
Preprocessing
Drainage Point
Processing
Drenaj noktası işlenmesi (drainage point processing) şeması
(batch watershed
girilen bir noktanın su toplama havzasını belirler. Buraya kadarki lemlerin program tarafından sıraya tür. Ufak havzaların birleştirilmesinde lemdir. Bu işlem drenaj hatlarının turulan su havzalarını göstermektedir ve i görülmüştür. Bu kısmın el ile noktanın suyun kaynağı veya çıkış noktası u durum seçilerek su toplama havzası oluşturulmuştur. Atılması gereken nokta için seçim Archydro aracındaki simgesi seçilir ve drenaj hatlarında lıklı ve kesin olması için ekranda birikimi ve drenaj hatları haritalarından yola çıkılmıştır. Bundan için gerekli işlem akış lenmesi (drainage point processing) işlem takip
3.2.19. Model builder kullanılarak i programlanması
Đşlemlerin son aşaması olan Model Builder ArcGIS in görsel programlama aracıdır. Bu araç ile işlem akış şemalarını verdi
bağlanarak, girdileri ve çıktıları kontrol edilerek tüm dönüştürülmüştür. Belirttiğ
kapsamında olmasıdır. Bu kapsamda olmayan ; archydro arac işlemler görsel yorum gerektirdi
tüm adımlar model builder ile programlanmı noktaya kadar ki adımlar Tekirda
oluşturulmuştur.
Şekil 3 18 Herhangi bir noktanın su toplama alanının belirlenmesi (batch watershed delineation)
25
Model builder kullanılarak işlemlerin görsel
şaması olan Model Builder ArcGIS in görsel programlama aracıdır. Bu emalarını verdiğimiz tüm adımlar model builder ekranında birbiri ardına lanarak, girdileri ve çıktıları kontrol edilerek tüm adımları bir anda yapabilecek
tür. Belirttiğimiz gibi burada önemli olan durum adımların arctoolbox kapsamda olmayan ; archydro aracındaki batch
yorum gerektirdiğinden model builder’e eklenememektedir. Bu kısma kadar ki tüm adımlar model builder ile programlanmıştır. Sonuç olarak drenaj hatlarının çıkarıldı
Tekirdağ Merkez Đlçesinin SYM haritası kullanılarak tek bir seferde
ArcHydro Tools
Watershed
processing
Batch Watershed
Delineation
Herhangi bir noktanın su toplama alanının belirlenmesi (batch işlem takip şeması
lemlerin görsel şekilde
aması olan Model Builder ArcGIS in görsel programlama aracıdır. Bu imiz tüm adımlar model builder ekranında birbiri ardına adımları bir anda yapabilecek şekle imiz gibi burada önemli olan durum adımların arctoolbox batch point generator gibi uilder’e eklenememektedir. Bu kısma kadar ki tır. Sonuç olarak drenaj hatlarının çıkarıldığı inin SYM haritası kullanılarak tek bir seferde Herhangi bir noktanın su toplama alanının belirlenmesi (batch
26
4. ARAŞTIRMA BULGULAR VE TARTIŞMA
Bu kısımda yapılan işlemler sonucu elde edilen bulgulardan söz edilmiştir. Yapılan işlemler birbirini takip eden bir dizi uygulamadan ibarettir. Her uygulama sonucunda, sonuç bir sonraki adım için gerektiği saptanmıştır. Bir zincirleme reaksiyon şeklinde ilerlediği belirlenmiştir.
4.1. Đşlenmemiş ASTER SYM Verisi
Tekirdağ merkez ilçesi için ArcGIS programı ile kesilen SYM haritası elimizde ilk olarak var olan haritamızdır.
4.2.Akış Yönleri
Arazideki cazibeye bağlı olarak su damlalarının yer yüzüne değdikten sonra izledikleri yolları belirlemek için kullanılmış bir araçtır. Bu işlemin sonucunda elde ettiğimiz harita Şekil 4.1 de gözükmektedir. Görüntüye dikkatli bakıldığında yükseltiler ve vadiler ayrılabilmektedir.
Şekil 4.1 Akış Yönleri Şekil 4.1 Akış Yönleri
27
4.3.Akış Birikimi
Şekil 4.2 de, Şekil 4.1 ye bağlı olarak dere yatakları olabilecek yönler belirtilmiştir. Bu, yağmur yağdıktan sonra arazide suyun birikmeye müsait olduğu hatlar olarak da algılanabilir. Buradaki amaç ilk olarak raster olan veriyi vektör olan ve işlenebilir veri formatına dönüştürmektir.
Şekil 4.2 Akış Birikimi
28
4.4.Nehir Düzenlemesi
SYM haritasından elde edilen veriler doğrultusunda akış birikimi haritamızın nehir yataklarına benzediği görülmektedir. Nehir düzenlemesi aracı, arazideki nehir yatağı olabilecek bölgelerin belirlenmesi için kullanılan bir araçtır. Şekil 4.3 de akış birikimleri çizgisel olarak nehir hatlarına daha yakın görünümlü raster formatında gözükmektedir. Bu uygulamadan sonra raster verilerin vektör verilere çevrilmesi komutu ile raster vektör olan nehir hatlarına çevrilmiştir.
29
4.5.Akıştan Vektöre
Akıştan vektöre aracı ile elimizde raster formatında bulunan veri vektör formatına çevrilmiştir. Şekil 4.4 de haritada gözüken mavi renkli dallanmış hatlar vektör veriye çevrilen nehir hatlarını oluşturmaktadır. Bu uygulamalardan sonra sonuçların daha keskin olabilmesi için ilk kullanılmıştır.
30
4.6.Akış Birikimi
Tekirdağ’ın raster haritasına yeni oluşturulmuş nehir hatları vektör haritası işlenir ve buna bağlı olarak bir akış birikimi haritası oluşturulur. Bu harita Şekil 4.5 da gözükmektedir.
Şekil 6
Şekil 7
31
4.7.Su Toplama Alanlarının Oluşturulması
Toplama alanlarının oluşturulması aracı; SYM haritasından oluşturulan akış birikimi haritasına bağlı olarak her nehir yatağı için alt su havzaları oluşturur. Bunlar büyük su havzalarını oluşturan ufak su havzalarıdır. Şekil 4.6 de gözükmektedir.
32
4.8.Su Toplama Alanını Poligonlama
Su toplama alanı poligonlama işlemi alt su havzalarının çevresini saran poligonlardın oluşturulmasıdır. Şekil 4.7 de alt su havzalarının çevrelerinin sınırlarla belirlendiği görülür. Bu sınırlar vektör veridir. Buradan alt su havzalarının çevre uzunlukları ve alanları ilgili vektör veriye ait özellikler tablosunda belirtilmiştir.
33
4.9.Drenaj Hatlarının ve Havza Çıkış Noktalarının Đşlenmesi
Şekil 4.8 da alt havzaların oluşturulan sınırlarına bağlı olarak drenaj noktaları ve drenaj hatları çizilmiştir. Bu drenaj hatları nehir hatlarıdır. Drenaj noktaları her farklı nehir hattının başlangıç noktasını belirtir. Drenaj hatları incelendiğinde alt su havzalarının ortasından geçtiği her alt havza için bir drenaj hattının oluştuğu ve her hat için bir drenaj noktasının oluştuğu görülmüştür (Şekil 4.8). Model builder ile proglamlama bu noktada sonlanmaktadır.
34
4.10. Su Toplama Alanının Belirlenmesi
Drenaj hatları ve havza çıkış noktaları belirlendikten sonra yapılan çalışmalar görsel yorum istemektedir. Bu yüzden bundan sonraki adımlar mauel yapılmıştır. Alt su havzalarının birleştiren drenaj hatları belirlenerek bu hatların döküldüğü noktalar göz ile programda tespit edilir ve buraya bir su havzası noktası konmuştur. O noktaya bağlı olarak gerçek olan su havzası belirlenmiş olur. Şekil 4.9 da görüldüğü gibi mavi noktalar belirlenmiş drenaj hatlarına bağlı olarak atanmış ve sonunda asıl su havzaları çıkartılmıştır. Uygulamada örnek olarak 6 farklı su havzası için noktalar atanmış ve havzalar bulunmuştur. Harita da farklı su havzalarının da olduğu, drenaj hatlarına bağlı olarak gözükmektedir. Diğer havzalar aynı yöntemle tayin edilmiştir.
35
4.11. Model Builder Kullanılarak Đşlemlerin Görsel Şekilde Programlanması
Bu uygulamada asıl çalışmamız olan Model Builder uygulaması Arctoolbox kullanılarak yapılan görsel programlama ile Şekil 4.9 a kadar gelinmiştir. Sonraki işlemlerin görsel yorum olduğu görülmüştür ve el ile devam edilmiştir. Şekil 4.10 drenaj hatlarının ve drenaj noktalarının belirlenmesine kadarki hesaplamaların model builder ile otomatik olarak yapılmasını göstermiştir.
36
5. SONUÇ
Yapılan çalışma sonucu göstermiştir ki, ArcGIS programı ile yapılan bir uygulamanın yorum kısmına kadar olan bölümler model builder denilen kısımla görsel olarak programlanabiliyor ve işlemin başlatılmasıyla sonuca en yakın yere gelinebiliyor olmasıdır. Bu görsel programlama bize göstermiştir ki ArcGIS’in Arctoolbox kısmında yer alan her araç model builder ile görsel bir şekilde programlanabilmektedir ve buna bağlı olarak ham veri değiştirilmek koşulu ile farklı SYM haritalarında aynı işlemler uygulanabilmektedir. Oluşturulan model kaydedilebilmekte, aynı program özelliği yüklenmiş farklı bilgisayarlara taşınabilmektedir. Bunu bize ArcGIS teknolojisi sunmaktadır. Model oluşturmak Đşlemlerin ArcGIS Server gibi internet uygulamaları üzerinde de kullanımını kolaylaştırmaktadır. Bu görsel programlamayı yapabilmek için herhangi bir programlama dili bilmemize gerek yoktur. ArcGIS programını kullanmayı bilen herkes bu işlemleri rahatlıkla yapabilmektedir. Model builder’ın entegrasyonu işlemlerin daha hızlı olmasını bu şekilde zamandan kazanım sağlamaktadır. Şekil 5.1 de SYM Haritamızın son hali görülmektedir.,
37
Şekil 5.2 de seçilmiş havza alanının sayısal özellikleri Tablo 5.1 de gösterilmiştir.
Havzaya Bağlı Sayısal Değerler
Havza Alanı 410820 m²
Havza Çevre uzunluğu 116833 m
Havza Ağırlık Noktasının Havza çıkış noktasına uzaklığı 15339 m
Havza Ağırlık Noktası Yüksekliği 64 m
Havza Çıkış Noktası Yüksekliği 34 m
En Uzun Nehir Yatağı 40491 m
Tablo 5.1 Havzaya Bağlı Sayısal Değerler Şekil 5.2 Seçilmiş Havza Alanı
38
6. KAYNAKLAR
Alparslan E, Divan N.J (2002), Uzaktan Algılama Ve Coğrafi Bilgi Sistemlerinin Tarım Uygulamaları TUBITAK Marmara Araştırma Merkezi Yer ve Deniz Bilimleri Araştırma Enstitüsü.
Anonim Coğrafi Bilgi Sistemleri Genel Müdürlüğü Türkiye Ulusal Coğrafi Bilgi Sistemleri Standartlarının Belirlenmesi Projesi: Tucbs. Hı Hidrografya Veri Teması Uygulama Şemaları Eylül 2012.
Anonim Nesibe Gülşah Güreşci, Kemal Seyrek, Ahmet Hamdi Sargın CBS Şube Müdürlüğü DSĐ 2012.
Anonymous ArcHYDRO: GIS for Water Resources Source: Center for Research in Water Resources, University of Texas at Austin.
Anonymous http://blogs.esri.com/esri/arcgis/2011/10/12/arc-hydro-tools-version-2-0-are-now-available/ Anonymous http://blogs.esri.com/esri/arcgis/2012/10/15/bch20-hydrologic-modeling-application/ Anonymous http://blogs.esri.com/esri/arcgis/2013/01/29/ssn-stars-tools-for-spatial-statistical-modeling-on-stream-networks/ Anonymous http://help.arcgis.com/en/arcgisdesktop/10.0/help/index.html#/Welcome_to_the_ArcG IS_Help_Library/00r90000001n000000/
Bhaskar N R, James W P, Devulapalli R S (1992). Hydrologic Parameter Estimation Using Geographic Đnformation System. Journal of Water Resources Planning and Management, v.118, n.5, p.492-572.
Carol Kraeme ,Sudhanshu S Panda Automatıng Archydro For Watershed Delıneatıon Proceedings of the 2009 Georgia Water Resources Conference
Christine Dartiguenave, ESRI inc. Arc Hydro: GIS in Water Resources Seminar/Workshop Gainesville, Florida – November 15, 2007
Çoruhlu, Y.E., Demir, O. 2009. Türkiye'de Sürdürülebilir Arazi Yönetiminde Coğrafi Bilgi Sisteminin (CBS) Önemi: Vakıflar Genel Müdürlüğü (VGM) CBS Örneği. 12. Türkiye Harita Bilimsel ve Teknik Kurultayı, 11-15 Mayıs 2009, Ankara.
Dost, R.J.J. 2005. Hydrologic information systems as a support tool for water quality monitoring: a case study in Bolivian Andes. M.S. Thesis, International Institute for Geo-information Science and earth Observation, Enschede, The Netherlands.
Erenbilge T. (1996). Coğrafi Bilgi Sistemleri Kullanılarak Denizli- Çürüksu Havzasının Hidrolojik Modellenmesi. Yüksek Lisans Tezi, Hacettepe Üniv. Jeoloji Müh. böl, 124 s. Ankara.
Gündoğdu Sayısal Yükseklik Modellerinin Arazi Boy kesitlerinin Çıkarılmasında Kullanımı Uludağ Üniversitesi, Ziraat Fakültesi, Tarımsal Yapılar ve Sulama Bölümü, Bursa.
